Категорія: Геометрія 9 клас
Операції над векторами
Над вектором можна виконати такі операції:
1. Додавання (віднімання) двох векторів.
Сумою двох векторів та
називається вектор
(a1+a2, b1+b2).
Геометрично вектори можна додавати за правилами трикутника або паралелограма.
Різницею двох векторів та
називається вектор
=(a1-b1, a2-b1).

2. Множення вектора на число.
Добутком вектора на число
називається вектор
(
).
Геометрично це означає збільшення вектора у
разів.
3. Множення векторів.



Скалярний добуток двох векторів можна обчислити за іншою формулою: , де:
– кут між цими векторами.
З цієї формули можна отримати формулу для обчислення косинуса кута між векторами:
.
Коли вектори перпендикулярні, то їх скалярний добуток дорівнює нулю, і навпаки.
Матеріал з сайту: http://fizma.net
Геометричні перетворення. Переміщення. Симетрія відносно точки та прямої
Перетворенням фігури F на фігуру F1 називається така відповідність, при якій:
а) кожній точці фігури F відповідає єдина точка фігури F1;
б) кожній точці фігури F1 відповідає деяка точка F;
в) різним точкам фігури F відповідають різні точки фігури F1.
При цьому фігуру F1 називають образом фігури F для даного перетворення.
Переміщення
Перетворення однієї фігури на іншу називають переміщенням або рухом, якщо воно зберігає відстань між точками, тобто переводить будь-які дві точки А і В першої фігури у точки А1 і В1 другої фігури так, що АВ = А1В1.
Два переміщення, виконані послідовно, дають знову переміщення. Якщо фігура F переводиться переміщенням у фігуру F1, а фігура F1 переводиться переміщенням у фігуру F2, то перетворення фігури F на фігуру F2 також є переміщенням.
Якщо перетворення переводить фігуру F у фігуру F1, то існує перетворення, яке переводить фігуру F1 у фігуру F, яке називається оберненим до даного. Перетворення, обернене до переміщення, також є переміщенням.
Дві фігури називаються рівними, якщо вони переводяться переміщенням одна в одну.
Теорема: При переміщенні точки, які лежать на прямій, переходять у точки, які лежать на прямій, і порядок їх взаємного розміщення зберігається.
Властивості переміщення:
а) прямі переходять у прямі;
б) промені — у промені;
в) відрізок — у відрізок;
г) зберігаються кути між променями;
д) півплощина переходить у півплощину.
Симетрія відносно точки
Точки X і X1 називаються симетричними відносно точки О, якщо точка О є серединою відрізка ХХ1.
Точка О називається центром симетрії. Перетворення фігури F на фігуру F1, при якому кожна точка X фігури F переходить у точку Х1 фігури F1, симетричну точці X відносно даної точки О, називається перетворенням симетрії відносно точки О.
Властивості симетрії відносно точки (центральної симетрії):
1) Перетворення симетрії відносно точки є переміщенням.
2) Перетворення симетрії відносно точки перетворює пряму на паралельну їй пряму або на себе; відрізок — на рівний і паралельний йому відрізок; многокутник — на рівний йому многокутник.
3) Будь-яка пряма, що проходить через центр симетрії, відображається при цій симетрії на себе.
Якщо перетворення симетрії відносно точки О переводить фігуру F у себе, то вона називається центрально-симетричною, а точка О — центром симетрії.
Симетрія відносно прямої
Точки X і X1 називаються симетричними відносно прямої l, якщо пряма l є серединним перпендикуляром до відрізка ХХ1, тобто якщо ОХ = ОХ1 і l перпендикулярна XX1.
Перетворення фігури F на фігуру F1, при якому кожна точка X фігури F переходить у точку Х1 фігури F1, симетричну їй відносно даної прямої l, називається перетворенням симетрії відносно прямої l або осьовою симетрією. При цьому фігури F і F1 називаються симетричними відносно прямої l, а пряма l — віссю симетрії.
Властивості симетрії відносно прямої (осьової симетрії):
1) Перетворення осьової симетрії є переміщенням.
2) Осьова симетрія перетворює пряму на пряму; відрізок — на відрізок; многокутник — на рівний йому многокутник.
3) Точки, що належать осі симетрії, відображаються самі на себе.
Якщо перетворення симетрії відносно прямої l переводить фігуру F у себе, то ця фігура називається симетричною відносно прямої l, а пряма l — називається віссю симетрії.
Поворот. Паралельне перенесення.
Поворот
Поворотом фігури F навколо точки О на кут а називається таке перетворення, при якому будь-яка точка X фігури F переходить у точку Х1 фігури F1 таку, що ОХ = ОХ1 і XOX1= α. Поворот може здійснюватися за годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки. Поворот фігури задається кутом повороту і центром повороту.
Властивості повороту:
1) Перетворення повороту є переміщенням.
2) Центральна симетрія є поворотом на 180°.
3) При повороті пряма переходить у пряму; кут — у рівний кут; відрізок — у рівний відрізок; будь-яка фігура переходить у рівну їй фігуру.
4) Правильний трикутник під час повороту навколо центра трикутника на 120° переходить у себе. Квадрат при повороті навколо центра квадрата на 90° (180°, 270°) переходить у себе. Правильний шестикутник при повороті навколо свого центра на 60° (120°, 180°, 240°, 270°) переходить у себе. Правильний многокутник при повороті навколо свого центра на кут переходить у себе.
Паралельне перенесення
Паралельне перенесення — перетворення, при якому точки зміщуються в тому самому напрямі на ту саму відстань.
Іншими словами, паралельним перенесенням фігури F в напрямі променя ОА на відстань а називається перетворення F на фігуру F1, унаслідок якого кожна точка X фігури F переходить у точку X1 фігури F1 у напрямі променя ОА на відстань а.
Введемо на площині декартові координати х і у. Перетворення фігури F, при якому довільна точка (х; у) переходить у точку (x + a; y + b), де а, b — ті самі числа для всіх точок (х; у), називається паралельним перенесенням.
Паралельне перенесення задається формулами:
Ці формули виражають координати х1, у1 точки фігури F1, у яку переходить точка (х; у) фігури F при паралельному перенесенні.
Властивості паралельного перенесення:
1) Паралельне перенесення є рухом.
2) При паралельному перенесенні точки переміщуються вздовж паралельних прямих (або однієї прямої) на ту саму відстань.
3) Пряма переходить у паралельну пряму (або в себе); промінь переходить у співнапрямлений промінь. Два промені називаються співнапрямленими, якщо дані промені паралельні й лежать по один бік від прямої, що проходить через їх початки, або промені лежать на одній прямій і один із них є частиною другого.
4) Які б не були точки А і А1 існує єдине паралельне перенесення, при якому точка А переходить у точку А.
Перетворення подібності. Гомотетія. Подібність фігур. Площі подібних фігур
Перетворення подібності
Перетворення фігури F на фігуру F1 називається перетворенням подібності, якщо при цьому перетворенні відстані між точками змінюються в ту саму кількість разів . Або іншими словами: якщо довільні точки X і Y фігури F при перетворенні подібності переходять у точки Х1 і Y1 фігури F1, то Х1Y1 = k · XY, де k — те саме число для будь-яких точок X і Y. Число k називається коефіцієнтом подібності. Якщо k = 1, то перетворення подібності є переміщенням.
Властивості перетворення подібності:
1) Перетворення подібності переводять прямі у прямі; промені — у промені; відрізки — у відрізки.
2) Кожна фігура подібна сама собі з коефіцієнтом подібності k = 1.
3) Перетворення подібності зберігає кути між променями.
Гомотетія
Нехай F — дана фігура і О — фіксована точка. Через довільну точку X фігури F проведемо промінь ОХ і відкладемо на ньому відрізок ОХ1, який дорівнює k · ОХ, де k — додатне число. Перетворення фігури F, при якому кожна її точка X переходить у точку Х1 і ОХ1 = k · OX, називається гомотетією відносно точки О; число k — коефіцієнтом гомотетії; фігури F і F1 — гомотетичними.
Властивості гомотетії:
1) Гомотетія з коефіцієнтом k є перетворенням подібності з коефіцієнтом k.
2) При гомотетії пряма переходить у паралельну їй пряму або сама в себе; відрізок — у паралельний йому відрізок; кут — у рівний йому кут.
Подібність фігур
Фігури F і F1 називаються подібними, якщо кожній точці фігури F можна поставити у відповідність точку фігури F1 так, що для довільних точок X і Y фігури F і відповідних точок X1 і Y1 фігури F1 виконується умова XY/X1Y1=k, де k — те саме додатне число для всіх точок. При цьому передбачається, що кожна точка фігури F1 має бути поставлена у відповідність якій-небудь точці фігури F. Число k називається коефіцієнтом подібності.
Іншими словами: дві фігури називаються подібними, якщо вони переводяться одна в одну перетворенням подібності. Подібність фігур, як і подібність трикутників, позначають спеціальним знаком: . Запис F F1 читається як «фігура F подібна фігурі F1».
З означення подібності фігур випливає, що рівні фігури — подібні (коефіцієнт подібності дорівнює одиниці).
Властивості подібних фігур:
1) Кожна фігура подібна собі (коефіцієнт подібності дорівнює 1).
2) Якщо фігура F подібна фігурі F1 з коефіцієнтом подібності k, то фігура F1 подібна фігурі F з коефіцієнтом 1/k.
3) Якщо фігура F1 подібна фігурі F2 з коефіцієнтом подібності k1, а фігура F2 подібна фігурі F3 з коефіцієнтом подібності k2, то фігура F1 подібна фігурі F3 з коефіцієнтом подібності k1· k2.
4) Відношення площ подібних фігур дорівнює квадрату коефіцієнта подібності.
Площі подібних многокутників відносяться як квадрати їхніх відповідних лінійних розмірів.
Взаємне розміщення у просторі прямих, площин, прямої та площини
Розділ геометрії, у якому вивчаються властивості просторових фігур, називається стереометрією. Основними фігурами простору є точка, пряма і площина.
Взаємне розміщення двох прямих у просторі
Із планіметрії відомо, що дві прямі, що лежать у площині, можуть перетинатися або не мати спільних точок. Якщо дві прямі лежать в одній площині й не мають спільних точок, то вони називаються паралельними. У просторі дві різні прямі або перетинаються, або не перетинаються. Проте другий випадок допускає дві можливості: прямі лежать в одній площині або прямі не лежать в одній площині.
Прямі, які не перетинаються і лежать в одній площині, називаються паралельними.
Прямі, які не перетинаються і не лежать в одній площині, називаються мимобіжними.
Взаємне розміщення двох площин
Дві площини або перетинаються по прямій, або не перетинаються, тобто не мають спільних точок.
Дві площини називаються паралельними, якщо вони не перетинаються.
Взаємне розміщення прямої і площини
Площина α не має спільних точок із прямою а. Пряма і площина, які не мають спільних точок, називаються паралельними, позначаються а || α.
Площина α має з прямою а тільки одну спільну точку. У цьому випадку говорять, що пряма а і площина α перетинаються.
Пряма а лежить у площині α
Пряма називається перпендикулярною до площини, якщо вона перетинає цю площину і перпендикулярна до будь-якої прямої, що лежить у цій площині і проходить через точку перетину.
Теорема: Якщо пряма перпендикулярна до двох прямих, які перетинаються і лежать у площині, то дана пряма перпендикулярна до площини.
Перпендикуляром до площини називається відрізок прямої, перпендикулярної до площини, що міститься між даною точкою прямої і точкою перетину її з площиною.